CN201436543U - 矿热炉电极电流参数测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿热炉电极电流参数测量系统，用于对三相矿热炉电极电流进行测量，所述系统包括电炉变压器、矿热炉的大电流全部传导系统，在电炉变压器低压侧至矿热炉的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体的每一相缠绕两个罗氏线圈，所述每两个罗氏线圈缠绕在短网和电炉变压器连接端的同一个导体之上，所述每两个罗氏线圈信号引出线为同一方向引出布置。本实用新型的系统中由于采用了罗氏线圈替代现有的电流互感器，并配合积分器的使用，相对于采用电流互感器的系统，具有抗外磁场效果好、结构简单、省材料、体积小、造价低、线性好、稳定性好的特点，并能实现矿热炉电极电流的准确测量。

Description

矿热炉电极电流参数测量系统

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及矿热炉的大电流检测和控制技术领域中的矿热炉电极电流参数测量系统。

背景技术

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，是一种耗电量巨大的工业电炉。它主要用于还原冶炼矿石、碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，这些产品均是冶金工业中重要工业原料或者化工原料。矿热炉的工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业。

矿热炉的结构主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，电炉变压器及各种电器设备等组成。

大多数矿热炉都由三相供电，按正三角形对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和沥青煤油拌合成的电极料，在电炉工作过程中自己培烧成的电极。

对矿热炉电极电流能否自动准确测量，关系到矿热炉冶炼电气制度调节过程。选择电极电流的准确测量系统关系重大，直接和矿热炉的冶炼密切相关。

目前，测量矿热炉电极电流基本上有三种方式：

第一种方式是由安装在电炉变压器高压侧的电流互感器来完成。

第二种方式是由装在电炉变压器低压侧的电流互感器来完成，这种方式的优点是实观性强，能直接反映各相电极的工作情况，但是由于大型电炉短网结构复杂，在低压侧安装电流互感器易受到限制。

第三种方式是在变压器制造时，将电流互感器放置在电炉变压器的高压侧或者低压侧，但是由于受变压器体积和电流互感器制造条件所限，易受到变压器容量的限制，而且第三种方式也会增加电炉变压器的成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿热炉电极电流参数测量系统，用于实现矿热炉电极电流参数自动准确测量，并具有成本低的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种矿热炉电极电流参数测量系统，用于对三相矿热炉电极电流进行测量，所述系统包括电炉变压器、矿热炉的大电流全部传导系统，在电炉变压器低压侧至矿热炉的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体的每一相缠绕两个罗氏线圈，所述每两个罗氏线圈缠绕在短网和电炉变压器连接端的同一个导体之上，所述每两个罗氏线圈信号引出线为同一方向引出布置。

进一步的，所述系统还包括积分器，所述线圈信号引出线与所述积分器相连。

进一步的，所述每一相缠绕的两个罗氏线圈接到同一个积分器上。

进一步的，所述罗氏线圈安装在导体直线段。

进一步的，所述系统还包括引线槽，所述线圈信号引出线通过所述引线槽引出到积分器。

进一步的，所述系统还包括端子箱，所述线圈信号引出线通过所述端子箱连接到积分器。

进一步的，所述线圈信号引出线为顺时针方向或者逆时针方向布置。

本实用新型的系统中由于采用了罗氏线圈替代现有的电流互感器，并配合积分器的使用，相对于采用电流互感器的系统，具有抗外磁场效果好、结构简单、省材料、体积小、造价低、线性好、稳定性好的特点，并能实现矿热炉电极电流的准确测量。

附图说明

图1为电炉变压器绕组接线原理示意图；

图2为本实用新型的三相矿热炉变压器三相电极三角型接法的线路连接示意图。

图3为本实用新型的单相矿热炉变压器三相电极三角型接法的线路连接示意图。

图4为本实用新型矿热炉电极电流参数测量系统第一实施例示意图。

图5为本实用新型矿热炉电极电流参数测量系统第二实施例示意图。

具体实施方式

本实用新型的主要思想是采用一种取代电流互感器的空心环型的线圈，直接套接在电炉变压器与电炉短网连接处靠近变压器低压侧出线端头的导体上，用于测量电极电流。从而使得本实用新型相对于采用电流互感器的系统具有体积小、造价低的特点，并能实现矿热炉电极电流自动准确测量。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案进行示例性说明。

根据电炉结构和功率的不同，电炉变压器绕组一般按“三角形/三角形”接线法或“星性/三角形”接线，低压绕组则在电极上接成三角形。根据“三角形”接法的矢量关系，电炉变压器低压绕组在电极上三角连接中电极电流为低压绕组对应引出点相邻两相矢量电流的差，参照图1所示，为这种接线示意图：图1中示出了A相电极101、B相电极102、C相电极103、罗氏线圈104以及积分器105。

由图1可知矿热炉电炉电极电流与电炉变压器相电流的关系如下：

${\stackrel{\·}{I}}_A=i_{\mathrm{XA}}-i_{\mathrm{ZC}}=i_{\mathrm{BA}}-i_{\mathrm{AC}}$

${\stackrel{\·}{I}}_B=i_{\mathrm{YB}}-i_{\mathrm{XA}}=i_{\mathrm{CB}}-i_{\mathrm{BA}}$

${\stackrel{\·}{I}}_C=i_{\mathrm{ZC}}-i_{\mathrm{YB}}=i_{\mathrm{AC}}-i_{\mathrm{CB}}$

下面将根据矿热炉电极电流与电炉变压器相电流的关系，分别举例进行说明本实用新型的优选实施方式。

参照图2所示，为本实用新型的三相矿热炉变压器三相电极三角型接法的线路连接示意图。在图2所示的接法中，示出了矿热炉的A相电极201、B相电极202、C相电极203、罗氏线圈204、积分器205、三相矿热炉变压器206。图中还示出了墙体00。除三相电极内流过线电流外，短网其余部分流过的都是相电流正负相间，补偿较好。

参照图3所示，为本实用新型的单相矿热炉变压器三相电极三角型接法的线路连接示意图。图中示出了矿热炉的A相电极301、B相电极302、C相电极303、罗氏线圈304、积分器305、单相矿热炉变压器306。图中还示出了墙体01。在图3所示的在平面上互成120°角度布置的单相电炉变压器三相电极三角型接法中，短网可以很短，三相均衡补偿。

参照图4所示，为一台三相电炉变压器，三相电极三角型接法的矿热炉电极电流测量系统接线示意图。以一台放置在炉台上一层楼上的，三相矿热炉电极电流测量系统为例进行说明。

图中示出了A相电极402、B相电极403、C相电极404。在三相矿热炉变压器室40中包括三个三相电炉变压器401。在三相电炉变压器401低压侧至矿热炉41的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体42的端子直线段的每一相缠绕两个加装的精密罗氏线圈43，两个罗氏线圈43缠绕短网和电炉变压器401连接端的同一个导体42。线圈信号引出线431必须保证同一方向，顺时针或逆时针，以避免电磁涡流导致的金属导体发热损坏线圈。罗氏线圈43应安装在导体42直线段，尽量避开导体42弯曲段，以提高测量精度。罗氏线圈43的信号引出线431不能靠近金属导体42。线圈信号引出线431从罗氏线圈43引出后，应尽可能避免裸露在外，应通过线槽引到积分器44，或者通过端子箱与积分器44相连。图中示出了积分器端子箱45，共有三个积分器44放置在积分器端子箱45中。每一相上缠绕的两个罗氏线圈43可以接到同一个交流输出积分器44上，交流输出积分器44将两个罗氏线圈43信号进行累加，得出两部分导体的矢量和电流值。积分器44交流信号输出为±5V，引入PLC可编程序控制器的模拟量输入模块中，在PLC中进行运算，其结果可根据控制需要，作为控制或显示的重要参数。

参照图5所示，为三台单相电炉变压器，三相电极三角型接法的矿热炉电极电流测量系统实施方式，以采用三台放置在炉台上一层楼上的，在平面上互成120°角度布置的单相矿热炉电极电流测量系统为例进行说明。

图中示出了A相电极502、B相电极503、C相电极504。在三台单相电炉变压器50的各台变压器的低压侧至矿热炉51的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体52的端子直线段的每一相缠绕两个加装的精密罗氏线圈53，两个罗氏线圈53缠绕短网和电炉变压器50连接端的同一个导体52上，线圈信号引出线531必须保证同一方向，顺时针或逆时针，避免电磁涡流导致的金属导体发热损坏罗氏线圈53。罗氏线圈53应安装在导体52直线段，尽量避开导体52弯曲段，以提高测量精度。线圈信号引出线531从罗氏线圈53引出后，尽可能避免裸露在外，应通过线槽引到积分器54或通过端子箱与积分器54相连，图中示出了积分器端子箱55。每一相的两个罗氏线圈53可以接到同一个交流输出积分器54上，交流输出积分器54将两个罗氏线圈53的信号进行累加，得出两部分导体的矢量和电流值。积分器54交流信号输出为±5V，引入PLC可编程序控制器的模拟量输入模块中，在PLC中进行运算，其结果可根据控制需要，作为控制或显示的重要参数。

综上所述，针对低压绕组在电极上接成三角形矿热炉电炉，本电流参数的测量方法采用的技术方案是在电炉变压器低压侧至电炉的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体的端子直线段的每一相缠绕一个加装的精密罗氏线圈及与该线圈配套的输出积分器，为避免电磁涡流导致的金属导体发热损坏线圈，信号线从线圈引出后，在不靠近金属导体前提下应通过线槽引到积分器或端子箱接到积分器上，积分器将线圈信号进行累加，得出两电极导体的矢量和电流值。

以下对罗氏线圈进行简单说明。Rogowski线圈(罗氏线圈)又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。

罗氏线圈的特点是：含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，罗氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种矿热炉电极电流参数测量系统，用于对三相矿热炉电极电流进行测量，所述系统包括电炉变压器、矿热炉的大电流全部传导系统，其特征在于，在电炉变压器低压侧至矿热炉的大电流全部传导系统之间的二次侧引出导体的每一相缠绕两个罗氏线圈，所述每两个罗氏线圈缠绕在短网和电炉变压器连接端的同一个导体之上，所述每两个罗氏线圈信号引出线为同一方向引出布置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括积分器，所述线圈信号引出线与所述积分器相连。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每一相缠绕的两个罗氏线圈接到同一个积分器上。

4.如权利要求1至3任意一项所述的系统，其特征在于，所述罗氏线圈安装在导体直线段。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括引线槽，所述线圈信号引出线通过所述引线槽引出到积分器。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括端子箱，所述线圈信号引出线通过所述端子箱连接到积分器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述线圈信号引出线为顺时针方向或者逆时针方向布置。

Images